私たちは今、ブラックホールジェットが高エネルギー放射線を作る理由を知っています。

付属の超大型ブラックホールによって駆動される活性銀河核は、宇宙で最も明るい物体です。 光は、ブラックホールの周囲の環境によってほぼ光の速度で放出される物質ジェットから発生する。 ほとんどの場合、これらの活性銀河核はクエーサーと呼ばれます。 しかし、ジェット機の1つが地球に直接向かう珍しい場合は、ブレザーと呼ばれ、より明るく見えます。

ブレザーがどのように機能するかについての一般的な概要は明らかになっていますが、素早く動く物質がどのように多くの光を生成するかを含むいくつかの詳細は正しく理解されていません。 今、研究者は新しい宇宙ベースの観測所です イメージングX線偏光計エクスプローラ （IXPE）空で最も明るいブレザーの1つに向かって。 そのデータを他の観測と組み合わせると、ブラックホールジェットがゆっくり動く物質に衝突すると光が発生することを示します。

ジェット機と光

IXPEは、光の電場の揺れの方向である高エネルギー光子の偏光を検出するために特化されています。 偏光情報は、光子を生成するプロセスについて知らせることができる。 例えば、乱流環境で発生する光子は本質的に任意の偏光を有するが、より構造化された環境は限られた範囲の偏光を有する光子を生成する傾向がある。 物質や磁場を通過する光も偏光が変化することがあります。

これはブレザーを研究するのに有用であることがわかった。 これらの物体が放出する高エネルギー光子は、ジェットの荷電粒子によって生成される。 これらのオブジェクトが進路を変えたり減速したりするときは、光子の形でエネルギーを放棄する必要があります。 彼らは光の速度に近づくため、あきらめるエネルギーが多いため、ブレザーが電波からガンマ線に至るまで、スペクトル全体にわたって放射することができます。 赤いほうが。

したがって、質問はこれらの粒子を減速させる原因になります。 2つの主なアイデアがあります。 その一つは、物質と磁場が無秩序に積み重ねられるジェット機の環境が激しくなることです。 これは粒子を減速し、汚れた環境は偏光がほぼランダム化されることを意味する。

別の考え方は衝撃波を含み、ここでジェットの物質はゆっくり動く物質に衝突し、自ら減速する。 これは比較的規則的なプロセスであり、比較的範囲が制限され、より高いエネルギーでより顕著な偏光を生成する。

IXPE入力

新しい観測セットは、最も高いエネルギー光子を処理するIXPEと共に、より長い波長で偏光を捕捉するさまざまな望遠鏡を使用してblazar Markarian 501を記録するための共同キャンペーンです。 さらに、研究者たちは、Marcarian 501の初期観測を得るために、いくつかの観測所のアーカイブを検索して、時間の経過とともに偏光が安定していることを確認することができました。

全体的に、電波からガンマ線までの全スペクトルにわたって測定された偏波は互いに数度以内でした。 さらに、時間の経過とともに安定しており、より高い光子エネルギーでアライメントが増加した。

双極化にはまだわずかな変動があります。 これは衝突点に比較的些細な障害があることを示唆しており、これは驚くべきことではない。 しかし、複雑な磁場を持つ乱流物質から期待するよりもはるかに無秩序です。

これらの結果は、ブラックホールが光を生成する方法のより良い理解を提供するが、そのプロセスは最終的にブラックホールにはるかに近いジェット生成に依存する。 このジェットがどのように形成されるかはまだ十分に理解されていないため、ブラックホール天体物理学を研究する人々は連休週末以降に再び仕事をしなければならない理由があります。

自然2022. DOI: 10.1038/s41586-022-05338-0 （DOI情報）。